EP0622810A1 - Method and installation for repairing and preventing cracking of the inner surface of a vessel bottom penetration pipe of a pressurized water nuclear reactor - Google Patents
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Abstract
Description
L'invention concerne un procédé et un dispositif de réparation et de protection contre la fissuration de la paroi interne d'un tube de traversée du fond de la cuve d'un réacteur nucléaire à eau sous pression.The invention relates to a method and a device for repairing and protecting against cracking the internal wall of a tube passing through the bottom of the vessel of a pressurized water nuclear reactor.
Les réacteurs à eau sous pression comportent une cuve de forme générale cylindrique qui contient le coeur du réacteur et qui est disposée avec son axe vertical dans un puits de cuve débouchant par son extrémité supérieure dans une piscine.Pressurized water reactors include a generally cylindrical tank which contains the reactor core and which is arranged with its vertical axis in a tank well opening at its upper end into a swimming pool.
La cuve comporte un couvercle de fermeture à sa partie supérieure et un fond bombé à sa partie inférieure qui est traversé par une pluralité de tubes sensiblement verticaux appelés pénétrations de fond de cuve.The tank has a closure cover at its upper part and a curved bottom at its lower part which is crossed by a plurality of substantially vertical tubes called bottom penetrations.
Ces pénétrations de fond de cuve comportent une extrémité saillante à l'intérieur de la cuve du réacteur et une extrémité opposée en saillie sous le fond bombé qui est reliée à un conduit de mesure souple permettant de joindre le fond de la cuve à une salle d'instrumentation disposée dans la structure du bâtiment du réacteur, généralement dans une position adjacente par rapport au puits de cuve.These tank bottom penetrations have a projecting end inside the reactor tank and an opposite end projecting under the curved bottom which is connected to a flexible measurement conduit making it possible to join the bottom of the tank to a bathroom. instrumentation arranged in the structure of the reactor building, generally in a position adjacent to the vessel well.
Chacun des conduits de mesure et la pénétration de fond de cuve correspondante assure le passage d'un doigt de gant dans lequel se déplace une sonde de mesure fixée à l'extrémité d'un élément flexible de grande longueur et son introduction à l'intérieur de la cuve et du coeur pour effectuer des mesures, par exemple des mesures de flux neutronique ou de température, à l'intérieur du coeur pendant le fonctionnement du réacteur.Each of the measuring conduits and the corresponding penetration of the bottom of the tank ensures the passage of a thermowell in which a measuring probe moves fixed to the end of a flexible element of great length and its introduction inside. of the vessel and of the core for carrying out measurements, for example neutron flux or temperature measurements, inside the core during the operation of the reactor.
Les tubes de traversée du fond de cuve sont généralement en alliage de nickel et sont fixés par soudure sur le fond bombé de la cuve qui est généralement en un acier à haute résistance.The tank bottom crossing tubes are generally made of nickel alloy and are fixed by welding to the curved bottom of the tank which is generally made of high-strength steel.
La surface interne des pénétrations de fond de cuve est en contact, pendant le fonctionnement du réacteur, avec le fluide primaire du réacteur constitué par de l'eau sous pression renfermant divers additifs.The internal surface of the tank bottom penetrations is in contact, during the operation of the reactor, with the primary fluid of the reactor consisting of pressurized water containing various additives.
On a observé une certaine tendance à la fissuration de la surface interne des pénétrations de fond de cuve, en particulier au voisinage de la zone dans laquelle le tube de traversée est fixé par soudure sur le fond de cuve.There has been a tendency to crack the inner surface of the tank bottom penetrations, particularly in the vicinity of the area in which the feed-through tube is welded to the tank bottom.
Il peut être nécessaire d'effectuer des réparations de la surface interne des pénétrations, après un certain temps de fonctionnement du réacteur et il est de toutes façons avantageux de traiter préventivement cette surface interne, pour éviter ou pour retarder la fissuration de la paroi interne des pénétrations pendant le fonctionnement du réacteur.It may be necessary to carry out repairs to the internal surface of the penetrations, after a certain time of operation of the reactor and it is in any case advantageous to treat this internal surface preventively, to avoid or delay the cracking of the internal wall of the penetrations during reactor operation.
Dans le cas d'éléments tubulaires qui peuvent être soumis à la corrosion sous tension et à la fissuration en contact avec le fluide primaire d'un réacteur, par exemple dans le cas des tubes des générateurs de vapeur des réacteurs nucléaires à eau sous pression, on a prévu des méthodes de réparation ou des procédés de traitement préventif de la paroi interne des éléments tubulaires qui permettent d'allonger leur durée de vie et d'améliorer la sécurité du réacteur nucléaire.In the case of tubular elements which may be subjected to stress corrosion and cracking in contact with the primary fluid of a reactor, for example in the case of the steam generator tubes of pressurized water nuclear reactors, repair methods or preventive treatment methods have been provided for the internal wall of the tubular elements which make it possible to extend their service life and improve the safety of the nuclear reactor.
On a ainsi envisagé, dans le cas des tubes de générateurs de vapeur qui comportent une zone de transition entre une partie déformée et une partie non déformée, au voisinage de la face supérieure de la plaque tubulaire dans laquelle sont fixés ces tubes, d'effectuer un traitement de leur paroi interne, dans la zone de transition, par exemple par expansion mécanique, détensionnement thermique ou martelage par des petites billes (microbillage).It has thus been envisaged, in the case of steam generator tubes which comprise a transition zone between a deformed part and an undeformed part, in the vicinity of the upper face of the tubular plate in which these tubes are fixed, a treatment of their internal wall, in the transition zone, for example by mechanical expansion, thermal stress relieving or hammering by small balls (micro-balling).
Dans le cas où des fissures sont apparues, on peut également réaliser une réparation par manchonnage du tube dans la zone de transition.In the event that cracks have appeared, repair can also be carried out by sleeving the tube in the transition zone.
On a également proposé dans des demandes de brevets FR-A-2 565 323, FR-A-2 585 817, FR-A-2 615 207 et FR-A-2 652 191 de la Société FRAMATOME, des procédés et dispositifs pour réaliser un dépôt de métal par électrolyse, sur la surface intérieure des tubes de générateurs de vapeur dans la zone de transition. Ce traitement permet d'éviter un contact entre l'eau primaire de refroidissement du réacteur et la zone de transition sensible à la corrosion sous tension et à la fissuration.Patent applications FR-A-2 565 323, FR-A-2 585 817, FR-A-2 615 207 and FR-A-2 652 191 have also been proposed by FRAMATOME, methods and devices for depositing metal by electrolysis on the inside surface of the steam generator tubes in the transition zone. This treatment makes it possible to avoid contact between the primary cooling water of the reactor and the transition zone sensitive to stress corrosion and cracking.
Le métal déposé par électrolyse est généralement du nickel pur, les tubes de générateur de vapeur étant en un alliage à base de nickel renfermant une proportion de l'ordre de 75 % de nickel.The metal deposited by electrolysis is generally pure nickel, the steam generator tubes being made of a nickel-based alloy containing a proportion of the order of 75% nickel.
Cependant, on ne connaissait pas jusqu'ici de procédé permettant d'effectuer la réparation et la protection contre la fissuration de la paroi interne des pénétrations de fond de cuve d'un réacteur nucléaire, après un certain temps de fonctionnement du réacteur.However, hitherto no method has been known which makes it possible to effect repair and protection against cracking of the internal wall of bottom penetrations of a nuclear reactor, after a certain time of operation of the reactor.
L'invention est donc de proposer un procédé de réparation et de protection contre la fissuration de la paroi interne d'un tube de traversée du fond d'une cuve d'un réacteur nucléaire à eau sous pression, la cuve de forme générale cylindrique étant disposée avec son axe vertical dans un puits de cuve débouchant par son extrémité supérieure dans une piscine et comportant un couvercle et un fond bombé traversé par une pluralité de tubes sensiblement verticaux reliés chacun à une salle d'instrumentation du réacteur, par un conduit de mesure assurant le passage d'une sonde de mesure dans le coeur du réacteur qui est disposé à l'intérieur de la cuve, ce procédé pouvant être mis en oeuvre soit pour effectuer des réparations, soit à titre préventif, et sans exposer le personnel chargé de l'intervention à des rayonnements provenant de la cuve du réacteur.The invention is therefore to propose a method of repairing and protecting against cracking the internal wall of a tube passing through the bottom of a vessel of a pressurized water nuclear reactor, the vessel of generally cylindrical shape being arranged with its vertical axis in a vessel well opening at its upper end into a swimming pool and comprising a cover and a curved bottom traversed by a plurality of substantially vertical tubes each connected to an instrumentation room of the reactor, by a measurement conduit ensuring the passage of a measurement probe in the reactor core which is arranged inside the tank, this process being able to be implemented either for carrying out repairs, or as a preventive measure, and without exposing the personnel in charge of intervention with radiation from the reactor vessel.
Dans ce but, pendant une période d'arrêt du réacteur nucléaire, le couvercle de la cuve et les équipements internes inférieurs et supérieurs de la cuve étant démontés et la cuve et la piscine étant remplies d'eau, on réalise depuis le niveau supérieur de la piscine et sous eau,
- l'isolation d'une zone interne du tube ayant une longueur et une position définie dans la direction axiale du tube,
- le remplissage par un électrolyte de la zone isolée, et
- le passage d'un courant d'électrolyse à travers l'électrolyte pour déposer une couche métallique de revêtement électrolytique sur la surface interne du tube dans la zone isolée.
- the insulation of an internal zone of the tube having a length and a position defined in the axial direction of the tube,
- filling the isolated area with an electrolyte, and
- passing an electrolysis current through the electrolyte to deposit a metal layer of electrolytic coating on the internal surface of the tube in the insulated area.
L'invention est également relative à un dispositif pour effectuer la mise en oeuvre du procédé.The invention also relates to a device for carrying out the implementation of the method.
On va maintenant décrire, à titre d'exemple non limitatif, en se référant aux figures jointes en annexe, un exemple de mise en oeuvre du procédé suivant l'invention et les dispositifs utilisés pour cette mise en oeuvre.
- La figure 1 est une vue en perspective éclatée d'une partie du bâtiment d'un réacteur nucléaire à eau sous pression.
- La figure 2 est une vue en coupe à grande échelle d'une traversée de fond de cuve du réacteur nucléaire représenté sur la figure 1.
- La figure 3 est une vue schématique en élévation et en coupe verticale d'une installation pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention.
- La figure 4 est une vue à plus grande échelle d'une partie du dispositif représenté sur la figure 3.
- La figure 5 est une vue plus détaillée en élévation et en coupe d'une partie du dispositif représenté sur la figure 4.
- Les figures 6A à 6E sont des vues schématiques montrant le dispositif de revêtement électrolytique pendant des phases successives d'une opération de revêtement à l'intérieur d'une traversée de fond de cuve.
- Figure 1 is an exploded perspective view of part of the building of a pressurized water nuclear reactor.
- FIG. 2 is a sectional view on a large scale of a bottom crossing of the nuclear reactor shown in FIG. 1.
- Figure 3 is a schematic elevational view in vertical section of an installation for implementing the method according to the invention.
- FIG. 4 is an enlarged view of part of the device shown in FIG. 3.
- FIG. 5 is a more detailed view in elevation and in section of a part of the device shown in FIG. 4.
- FIGS. 6A to 6E are schematic views showing the electrolytic coating device during successive phases of a coating operation inside a bottom tank crossing.
Sur la figure 1, on voit une partie de la structure 1 en béton d'un réacteur nucléaire délimitant un puits de cuve 2 dans lequel est disposée la cuve 3 du réacteur nucléaire, une piscine 4 dans laquelle le puits 2 débouche par sa partie supérieure et une salle d'instrumentation 5 dans une position adjacente par rapport au puits de cuve 2.In FIG. 1, we see a part of the
La cuve 3 de forme générale cylindrique comporte un fond bombé 3a traversé par des pénétrations de fond de cuve 6 qui sont reliées chacune, à l'extérieur de la cuve 3, en-dessous du fond 3a, à un tube de guidage d'instrumentation 7 assurant une liaison entre le fond 3a de la cuve et la salle d'instrumentation 5 du réacteur.The
A l'intérieur de chacun des tubes de guidage 7, on peut introduire et déplacer depuis la salle d'instrumentation 5, une sonde de mesure fixée à l'extrémité d'un élément souple de grande longueur, de manière à introduire la sonde de mesure à l'intérieur de la cuve 3 et dans le coeur 8 du réacteur disposé à l'intérieur de la cuve 3, pour effectuer des mesures, par exemple des mesures de flux neutroniques ou de température pendant le fonctionnement du réacteur.Inside each of the
Les signaux de mesure sont transmis par la sonde qui peut être déplacée à l'intérieur du coeur, dans la salle d'instrumentation 5 où ces signaux de mesure sont recueillis et traités par des unités de mesure.The measurement signals are transmitted by the probe which can be moved inside the heart, in the
Sur la figure 2, on voit une partie du fond bombé 3a de la cuve du réacteur nucléaire, au niveau d'une pénétration de fond de cuve 6 qui est constituée par un tube de traversée engagé pratiquement sans jeu dans une ouverture traversant le fond de cuve et soudée sur le fond de cuve, au niveau de sa face interne, par l'intermédiaire d'un joint 9 en métal d'apport déposé dans un chanfrein dans lequel débouche l'ouverture.In Figure 2, we see a part of the
Le tube de traversée 6 comporte une partie saillante à l'intérieur de la cuve du réacteur nucléaire, au-dessus du fond de cuve 3a dont l'extrémité 6a est chanfreinée, sous la forme d'une surface tronconique.The feed-through
L'extrémité inférieure 6b du tube de traversée 6 disposée à l'extérieur de la cuve, en-dessous du fond 3a, comporte un alésage élargi diamétralement par rapport à l'alésage de la partie courante du tube 6. Cet alésage élargi permet le montage du tube de guidage 7 à l'intérieur du tube de traversée 6. Le tube de guidage 7 est soudé à l'extrémité inférieure du tube 6.The
L'axe 10 de l'ouverture et du tube 6 de la traversée a une direction verticale.The
Après un certain temps de fonctionnement du réacteur nucléaire, la surface interne 6c du tube 6 est susceptible de comporter des fissures ou amorces de fissure, principalement dans la zone voisine du cordon de soudure 9.After a certain operating time of the nuclear reactor, the
De telles fissures ou amorces de fissure peuvent être détectées à l'aide d'une sonde à courants de Foucault qui est introduite dans l'alésage intérieur de la traversée 6, pendant une période d'arrêt du réacteur nucléaire, le couvercle de la cuve étant enlevé et la cuve et la piscine étant remplies d'eau.Such cracks or crack initiations can be detected using an eddy current probe which is introduced into the internal bore of the
Dans le cas où l'on détecte des fissures sur la paroi interne 6c d'une traversée 6, la réparation peut être effectuée en utilisant le procédé suivant l'invention.In the event that cracks are detected on the
Il peut être avantageux également d'effectuer le traitement suivant l'invention, sur toute les traversées 6 du fond de la cuve 3, à titre préventif.It may also be advantageous to carry out the treatment according to the invention, on all the
Dans tous les cas, on peut utiliser une installation d'intervention telle que représentée sur la figure 3.In all cases, an intervention installation as shown in FIG. 3 can be used.
L'intervention est effectuée pendant une période d'arrêt du réacteur nucléaire, le couvercle de la cuve 3 étant enlevé et par exemple déposé sur un stand de réception sur le fond de la piscine 4 qui est remplie d'eau jusqu'à un niveau 4a, légèrement en-dessous du bord supérieur 11 de la piscine.The intervention is carried out during a nuclear reactor shutdown period, the cover of the
Après enlèvement du couvercle, on utilise le pont polaire de la centrale nucléaire, pour assurer le soulèvement et l'extraction de la cuve 3, d'équipements internes supérieurs du réacteur disposés au-dessus du coeur, ces équipements internes supérieurs étant déposés sur un stand de stockage 12 dans la piscine du réacteur.After removing the cover, the polar bridge of the nuclear power station is used, to ensure the lifting and extraction of the
On effectue ensuite le déchargement des assemblages du coeur qui sont transportés dans une piscine de stockage.Next, the core assemblies are unloaded and transported to a storage pool.
On réalise ensuite le démontage et le transport des équipements internes inférieurs du réacteur qui sont déposés sur un stand de stockage 12' dans le fond de la piscine.The dismantling and transport of the lower internal equipment of the reactor is then carried out, which are deposited on a storage stand 12 'at the bottom of the pool.
On peut alors accéder par le dessus, aux extrémités supérieures 6a des traversées de fond de cuve 6.It is then possible to access from the top, the
L'installation permettant de mettre en oeuvre le procédé suivant l'invention, représentée sur la figure 3, comporte une partie fixe reposant sur un plancher au niveau supérieur 11 de la piscine et une partie mobile qui peut être fixée par exemple sur la machine de chargement 13 du réacteur qui se déplace sur des rails reposant sur le plancher au niveau du bord supérieur 11 de la piscine.The installation making it possible to implement the method according to the invention, represented in FIG. 3, comprises a fixed part resting on a floor at the
La partie mobile de l'installation comporte en particulier une perche verticale 14 fixée à sa partie supérieure au chariot de la machine de chargement 13 et un conduit de guidage vertical 15 fixé le long de la perche 14.The mobile part of the installation comprises in particular a
La perche 14 porte de plus, à sa partie inférieure, dans le prolongement axial du conduit de guidage 15, un embout de guidage et d'introduction 16 qui peut être placé par la perche 14, de manière à venir reposer sur la partie d'extrémité supérieure 6a d'une pénétration de fond de cuve 6 quelconque traversant le fond 3a de la cuve 3.The
Par déplacement du chariot de la machine de chargement 13 et de la perche qui est fixée sur un ensemble de manutention reposant sur le chariot de la machine de chargement 13, on peut atteindre une pénétration 6 dans une position quelconque sur le fond 3a de la cuve 3.By moving the carriage of the
Le dispositif tel que représenté peut servir dans un premier temps à effectuer le contrôle des pénétrations, en introduisant un dispositif de contrôle à sonde à courants de Foucault à l'intérieur de l'alésage de la pénétration 6 par l'intermédiaire du conduit 15 et de l'embout 16.The device as shown can firstly be used to carry out the control of penetrations, by introducing a control device with eddy current probe inside the bore of the
Les informations données par la sonde à courants de Foucault sont traitées au niveau d'un poste de contrôle et de commande 18 constituant une partie fixe de l'installation reposant sur le plancher au niveau du bord supérieur 11 de la piscine 4.The information given by the eddy current probe is processed at a control and
La partie fixe de l'installation comporte, en plus du poste de contrôle et de commande 18, un groupe 19 d'alimentation électrique, quatre groupes de pompage et de chauffage 20 des produits utilisés pour le revêtement électrolytique et une unité de commande 21 rassemblant les vannes de commande du dispositif de revêtement électrolytique.The fixed part of the installation comprises, in addition to the control and
L'installation comporte également un enrouleur 22 porté par le chariot 13 de la machine de chargement et un accumulateur de câbles 23, l'enrouleur 22 et l'accumulateur 23 permettant de déplacer un ensemble de grande longueur 24 comportant une enveloppe tubulaire ou ombilic renfermant des conduits et des câbles d'alimentation et de mesure et un câble de traction assurant le déplacement de l'ombilic qui est relié à son extrémité à une canne de revêtement électrolytique 25.The installation also includes a
L'installation représentée sur la figure 3 comporte également un poste de contrôle 26 reposant sur le plancher au niveau supérieur 11 de la piscine et pouvant être immergé au fond de la cuve ou de la piscine.The installation shown in Figure 3 also includes a
Comme il est visible sur la figure 4, l'ombilic 24 est relié à sa partie inférieure à une canne d'électrolyse 25 et à son extrémité opposée, au niveau du bord supérieur 11 de la piscine, à un module de revêtement électrolytique 30 rassemblant les divers groupes et unités 18, 19, 20 et 21 représentés sur la figure 3.As can be seen in FIG. 4, the
Le module 30 permet, par l'intermédiaire de l'ombilic 24, d'alimenter la canne 25, en liquide électrolyte, en fluide de commande des joints d'étanchéité et en courant d'électrolyse, en particulier.The
Lorsque la canne 25 est remontée à l'intérieur du tube de guidage 15, la longueur supplémentaire 24' de l'ombilic 24 est stockée par le dispositif accumulateur 23, comme représenté de manière schématique en pointillés.When the
Comme il est visible sur la figure 5, la perche 14 porte la canne d'électrolyse 25, par l'intermédiaire d'une platine 27 qui est montée glissante dans la direction axiale, sur la partie inférieure de la perche 14 et qui peut être déplacée dans la direction verticale dans un sens et dans l'autre par une motorisation 28 de montée et de descente de la platine 27.As can be seen in FIG. 5, the
Le conduit de guidage 15 est fixé sur la perche 14, dans une disposition parallèle à celle-ci, par des moyens de support tels que 29 répartis suivant la longueur de la perche.The
L'ombilic 24 passe à l'intérieur du conduit de guidage 15 dans lequel il est disposé suivant la direction axiale. Un câble de traction 31 est accolé à l'ombilic 24, de manière à assurer la remontée de l'ombilic à l'intérieur du conduit de guidage 15, lors de la remontée de la canne jusqu'au niveau supérieur de la piscine, par exemple pour assurer le changement de l'électrode de la canne 25.The
Comme il est visible dans la partie supérieure de la canne 25 sur la figure 5, l'ombilic 24 assure le passage d'un ensemble de câbles et de conduites d'alimentation 32 comportant un câble d'alimentation électrique de l'électrode, les conduits d'alimentation en azote sous pression de vérins de serrage des joints d'étanchéité de la canne et des conduits d'alimentation et de circulation du liquide électrolyte.As can be seen in the upper part of the
La canne 25 est réalisée sous une forme tubulaire et comporte différents tronçons raccordés bout à bout, suivant la longueur de la canne.The
Un premier tronçon 33 est constitué par un conduit souple sur lequel est engagée et fixée extérieurement une butée réglable 34 munie d'un joint annulaire 35 sur sa partie inférieure et qui est reliée à sa partie supérieure à une pièce de verrouillage 36 permettant la fixation de la canne 25 sur la platine mobile 27.A
La partie supérieure de la canne 25 est reliée, à sa partie supérieure, au-dessus de la pièce de verrouillage 36, à l'ombilic 24 permettant le branchement électrique et le raccordement des conduits de fluide à différents canaux passant à travers la canne 25 sur toute sa longueur.The upper part of the
Le conduit souple 33 de la canne 25 est relié, à sa partie inférieure, à un ensemble de raccordement et d'étanchéité 37 comportant un joint annulaire expansible radialement 39. L'ensemble de raccordement et d'étanchéité 37 est lui-même relié à l'électrode 40 de la canne 25 constituée sous la forme d'une pièce métallique tubulaire raccordée à son extrémité inférieure à un ensemble 41 de fermeture et d'étanchéité comportant un joint 42 expansible radialement et terminé par une ogive.The
Les ensembles d'étanchéité 37 et 41 comportent deux pièces de serrage entre lesquelles sont intercalés les joints 39 et 42 respectivement.The sealing
Les pièces de serrage des joints 39 et 42 sont mobiles l'une par rapport à l'autre dans la direction axiale et permettent le serrage dans la direction axiale et l'expansion radiale des joints 39 et 42 de manière à assurer l'étanchéité dans l'alésage de la traversée de fond de cuve.The clamping parts of the
Les pièces de serrage des joints 39 et 42 peuvent être commandées dans le sens du serrage par un dispositif constituant un vérin pneumatique alimenté en azote comprimé par des conduites passant dans l'ombilic 24 et dans le sens du desserrage, par des ressorts hélicoïdaux.The clamping parts of the
La dilatation et la rétraction radiale des joints peuvent donc être commandées à distance, depuis le niveau supérieur de la piscine, par l'intermédiaire du poste de commande 18 et de l'unité de commande 21 comportant des électrovannes intercalées sur un circuit d'azote sous pression.The expansion and radial retraction of the joints can therefore be controlled remotely, from the upper level of the swimming pool, via the
L'embout de guidage et d'introduction 16 de la canne 14 est fixé à l'extrémité de la canne, par l'intermédiaire d'un support 43.The guide and
L'embout 16 comporte une ouverture d'engagement sensiblement tronconique à sa partie inférieure garnie intérieurement d'un joint d'étanchéité 16a destiné à venir en contact avec la partie supérieure 6a de la pénétration de fond de cuve 6, lors de la mise en place de la canne de revêtement électrolytique et une extrémité supérieure d'entrée évasée.The
L'électrode 40 de forme tubulaire de la canne 25 est percée d'ouvertures d'entrée et de sortie de fluide électrolyte dans sa paroi latérale, ces ouvertures étant reliées à des conduits annulaires internes de la canne 25 reliés au circuit d'électrolyte comportant des conduits passant à l'intérieur de l'ombilic 24.The
La pièce tubulaire métallique constituant la partie externe de l'électrode 40 est reliée au câble électrique d'alimentation, de manière à établir un champ électrique et à faire circuler un courant d'électrolyse entre l'électrode 40 et la surface interne du tube de traversée 6, lorsque la canne 25 est mise en position à l'intérieur du tube de traversée 6 pour réaliser une opération de revêtement électrolytique.The metallic tubular piece constituting the external part of the
La platine porte-outils 27 est montée glissante dans la direction axiale sur la partie inférieure de la perche 14 et peut être entraînée en translation dans la direction axiale, dans un sens et dans l'autre pour réaliser l'introduction de la canne 25 dans le tube de traversée 6 et le retrait de la canne 25, respectivement. Ces déplacements peuvent être obtenus grâce à une vis disposée dans la direction longitudinale de la perche venant en prise avec un écrou porté par la platine 27 et entraînée en rotation par la motorisation de montée et de descente de la platine 28.The tool-
On va maintenant se reporter aux figures 6A à 6E pour décrire une opération de revêtement électrolytique à l'intérieur d'un tube de traversée 6 du fond de la cuve 3a.We will now refer to FIGS. 6A to 6E to describe an electrolytic coating operation inside a feed-through
Préalablement à l'opération de revêtement électrolytique proprement dite, on réalise un brossage de la surface intérieure du tube de traversée 6, dans la zone dans laquelle on doit réaliser le traitement de réparation et/ou de protection, cette zone étant généralement voisine de la soudure 9 du tube de traversée sur le fond de cuve 3a et ayant une longueur axiale de l'ordre de 150 mm. On effectue un brossage de la surface intérieure du tube de traversée 6, dans une zone de longueur de 160 mm recouvrant entièrement la zone de longueur 150 mm dans laquelle on doit réaliser le traitement de réparation ou de protection.Prior to the actual electrolytic coating operation, the interior surface of the
Pour effectuer cette opération de brossage, on utilise un outil motorisé comportant une brosse cylindrique fixée sur l'axe d'un moteur qui peut être mis en place soit en utilisant la perche 14, le conduit de guidage 15 et l'embout 16, soit un dispositif indépendant, qui peut être mis en place sur la partie supérieure 6a du tube de traversée 6, en utilisant un moyen de levage et de manutention de la machine de chargement ou le pont du réacteur nucléaire.To carry out this brushing operation, a motorized tool is used comprising a cylindrical brush fixed on the axis of a motor which can be put in place either by using the
Lorsqu'un brossage suffisant a été effectué à l'intérieur du tube de traversée 6, dans la zone à traiter, l'outil de brossage est extrait de la traversée 6 et ramené au niveau supérieur de la piscine.When sufficient brushing has been carried out inside the crossing
On met alors en place dans la piscine la perche 14, comme représenté sur la figure 6A, de manière que l'embout de guidage et d'introduction 16 se trouve au-dessus et à l'aplomb du tube de traversée 6 du fond de cuve 3a.Then put in place in the pool the
On raccorde à l'extrémité de l'ombilic 24 une canne de soudage 25 comportant le conduit souple 33 et l'électrode 40. Les câbles et conduits passant dans l'ombilic 24 sont reliés à la canne 25 de manière à assurer l'alimentation de l'électrode en courant électrique et en électrolyte.A
Comme il est visible sur la figure 6B, on réalise ensuite la mise en place de l'embout 16 sur l'extrémité 6a du tube de traversée 6, en descendant la perche 14 de la hauteur voulue. L'embout 16 d'introduction et de guidage vient en contact avec l'extrémité supérieure 6a du tube de traversée par l'intermédiaire du joint d'étanchéité 16a disposé à l'intérieur de sa partie évasée inférieure.As can be seen in FIG. 6B, the fitting 16 is then put in place on the
La position de la butée 34 est réglée à la hauteur voulue, de manière à introduire l'électrode 40 dans la partie du tube 6 où l'on doit réaliser le traitement.The position of the
La canne 25 est fixée par l'intermédiaire de la pièce de verrouillage 36 sur la platine 27.The
La motorisation 28 de la platine 27 est mise en fonctionnement dans le sens de la descente de la platine 27 qui entraîne la canne 25 vers le bas à l'intérieur de l'embout d'introduction et de guidage 16 comportant une extrémité supérieure évasée, puis à l'intérieur de l'alésage du tube de traversée 6, comme représenté sur la figure 6C.The
A la fin du mouvement de descente de la canne 25, la butée 34 vient reposer sur l'extrémité supérieure du tube de traversée 6, par l'intermédiaire de son joint d'étanchéité 35.At the end of the
L'introduction de la canne 25 à l'intérieur du tube de traversée 6 est facilitée par le fait que la canne 25 comporte une partie souple 33 susceptible de s'adapter, dans le cas d'un défaut d'orientation du tube de traversée 6, par rapport à la direction verticale.The introduction of the
La platine 27 maintient fermement la butée 34 contre l'extrémité du tube de traversée 6, de sorte que le joint 35 assure une fermeture étanche de l'espace annulaire entre la canne 25 et l'alésage du tube de traversée 6. La partie supérieure du conduit 33 entre la pièce de verrouillage 36 et la butée 34 présente une rigidité suffisante pour qu'on assure un appui efficace du joint d'étanchéité 35.The
On envoie alors dans le circuit d'alimentation en électrolyte de la canne 25, de l'azote sous pression qui est éjecté par les ouvertures de l'électrode 40 à l'intérieur du tube de traversée 6. L'azote sous pression assure le soufflage de l'eau contenue dans le tube de traversée 6 et dans le tube de guidage correspondant 7 débouchant dans la salle d'instrumentation 5. L'eau chassée du tube de traversée 6 et du tube de guidage 7 est recueillie dans la salle d'instrumentation et déversée dans un récipient de recueil des effluents liquides de la centrale.Then pressurized nitrogen is sent into the electrolyte supply circuit of the
Comme représenté sur la figure 6D, on réalise alors le serrage axial entraînant une expansion radiale des joints 39 et 42 par l'intermédiaire des ensembles de serrage correspondants 37 et 41. On isole ainsi une zone annulaire autour de l'électrode 40 sur toute la longueur de la zone à traiter, au voisinage de la soudure 9 du tube 6. Cette zone dont la position est parfaitement réglée grâce à la butée 34 présente une longueur entre les joints 39 et 42, de l'ordre de 150 mm.As shown in FIG. 6D, the axial tightening is then carried out causing a radial expansion of the
On alimente alors le circuit de circulation de l'électrolyte de la canne 25 en un électrolyte dont le produit actif est constitué par du sulfamate de nickel, dans le cas du traitement d'une traversée en alliage de nickel et qui est chauffé à une température de l'ordre de 50 à 70°C. On alimente l'électrode 40 en courant d'électrolyse, de manière à déposer une couche de nickel sur la surface intérieure du tube de traversée 6, entre les joints 39 et 42.The electrolyte circulation circuit of the
Les paramètres de l'électrolyse sont réglés préalablement à l'opération de revêtement, au niveau du poste de contrôle 26.The electrolysis parameters are set prior to the coating operation, at the
Il est possible d'opérer en plusieurs étapes, avec une circulation de bains électrolytiques différents au cours d'une première étape de réalisation d'une couche préalable et d'une seconde étape de dépôt de la couche de nickel de protection, les deux étapes étant séparées par un rinçage à l'eau de la surface intérieure du tube dans la zone de revêtement.It is possible to operate in several stages, with a circulation of different electrolytic baths during a first stage of producing a preliminary layer and a second stage of depositing the protective nickel layer, the two stages being separated by rinsing with water from the inner surface of the tube in the coating area.
Généralement, dans le cas de traversées de fond de cuve dont le diamètre intérieur est de l'ordre de 15mm, on dépose sur la surface intérieure de la traversée, une couche de protection en nickel d'une épaisseur de l'ordre de 0,1 mm.Generally, in the case of tank bottom bushings with an inside diameter of around 15mm, a protective nickel layer with a thickness of around 0 is deposited on the inside surface of the bushing, 1 mm.
Ce dépôt est réalisé en une durée un peu supérieure à 20 mn.This deposition is carried out in a period slightly greater than 20 min.
On réalise ensuite un desserrage des joints en relâchant la pression de l'azote dans les circuits des vérins de serrage des joints.The seals are then loosened by releasing the nitrogen pressure in the circuits of the seals tightening cylinders.
Les pièces de serrage sont éloignées l'une de l'autre sous l'effet des ressorts de rappel. Les joints qui ne sont plus comprimés dans la direction axiale reprennent leur diamètre initial qui est inférieur au diamètre intérieur de la traversée.The clamping parts are moved away from each other under the effect of the return springs. The joints which are no longer compressed in the axial direction return to their initial diameter which is less than the inside diameter of the bushing.
Le dispositif est revenu dans sa configuration représentée sur la figure 6C.The device has returned to its configuration shown in FIG. 6C.
On envoie alors de l'eau sous pression dans le circuit de circulation de l'électrolyte, de sorte que l'eau est éjectée par les ouvertures traversant l'électrode 40, dans l'alésage de la traversée 6. On réalise ainsi le rinçage de la zone traitée, de l'alésage du tube 6 et du tube de guidage 7.Water is then sent under pressure into the electrolyte circulation circuit, so that the water is ejected through the openings passing through the
L'eau de rinçage est récupérée dans la salle d'instrumentation.The rinsing water is collected in the instrumentation room.
On commande alors le déplacement de la platine 27 vers le haut, de manière à remonter la canne 25 jusque dans sa position représentée sur la figure 6B.It then controls the movement of the
Comme représenté sur la figure 6E, la canne 25 portée par la perche 14 peut être déplacée pour venir à l'aplomb d'une traversée 6' différente de la traversée 6, dans laquelle on doit réaliser une opération de traitement par revêtement électrolytique.As shown in FIG. 6E, the
La couche de nickel déposée sur la surface intérieur du tube de traversée 6 a permis de colmater les fissures ou amorces de fissure éventuellement présentes sur cette surface, dans la zone traitée qui se trouve ainsi réparée.The layer of nickel deposited on the interior surface of the crossing
En outre, la couche de nickel permet d'isoler la surface intérieure du tube de traversée, si bien qu'après le redémarrage du réacteur, la surface intérieure de la traversée ne vient plus en contact avec l'eau sous pression de refroidissement du réacteur, dans la zone revêtue.In addition, the nickel layer makes it possible to isolate the interior surface of the bushing tube, so that after restarting the reactor, the interior surface of the bushing no longer comes into contact with the pressurized water for cooling the reactor. , in the paved area.
On peut déposer, à titre préventif, une couche de nickel de protection dans tous les tubes de traversée du fond 3a de la cuve, dans la zone la plus susceptible de subir une fissuration, c'est-à-dire dans la zone de la soudure des tubes sur le fond de cuve.A protective nickel layer can be deposited, as a preventive measure, in all of the tubes passing through the bottom 3a of the tank, in the zone most likely to undergo cracking, that is to say in the zone of the welding of the tubes on the bottom of the tank.
Un tel traitement préventif permet d'éviter l'apparition ou l'évolution de fissures dans les zones proches des soudures des tubes de traversée, pendant le fonctionnement du réacteur.Such a preventive treatment makes it possible to avoid the appearance or the development of cracks in the areas close to the welds of the crossing tubes, during the operation of the reactor.
La couche de nickel déposée sur la surface intérieure du tube de traversée destinée à venir en contact avec l'eau sous pression du réacteur est exempte de défaut et de contrainte, si bien qu'elle est pratiquement insensible à la corrosion par le fluide primaire du réacteur.The nickel layer deposited on the interior surface of the feed-through tube intended to come into contact with the pressurized water of the reactor is free from defects and stresses, so that it is practically insensitive to corrosion by the primary fluid of the reactor.
Le procédé suivant l'invention permet donc de substituter à une couche de métal présentant des contraintes et des défauts créés par le soudage des tubes de traversée, une couche vierge exempte de défaut, produite par électrolyse.The method according to the invention therefore makes it possible to substitute for a layer of metal having constraints and defects created by the welding of the tubes of crossing, a virgin layer free of defects, produced by electrolysis.
En outre, la couche de nickel électrolytique résiste bien à l'abrasion due au frottement du doigt de gant lors de l'extraction ou de la remise en place de la sonde dans le coeur.In addition, the electrolytic nickel layer resists abrasion due to the friction of the thermowell during extraction or replacement of the probe in the heart.
Le procédé de l'invention permet donc de réaliser une réparation ou un traitement préventif efficace à l'intérieur des tubes de traversée d'un fond de cuve d'un réacteur nucléaire à eau sous pression, de façon à accroître la sûreté du réacteur nucléaire et à allonger sa durée de vie.The method of the invention therefore makes it possible to carry out an effective preventive repair or treatment inside the tubes passing through the bottom of a vessel of a pressurized water nuclear reactor, so as to increase the safety of the nuclear reactor. and extend its lifespan.
L'invention ne se limite pas au mode de réalisation qui a été décrit.The invention is not limited to the embodiment which has been described.
C'est ainsi qu'on peut réaliser le dépôt par électrolyse d'un métal différent du nickel, dans le cas de tubes de traversée qui seraient constitués par un alliage différent d'un alliage de nickel.This is how deposition by electrolysis of a metal other than nickel can be carried out, in the case of feed-through tubes which would consist of an alloy different from a nickel alloy.
Dans tous les cas, on choisira un métal compatible avec le métal du tube de traversée et qui puisse être déposé sous la forme d'une couche homogène, par un traitement d'électrolyse.In all cases, a metal will be chosen which is compatible with the metal of the feed-through tube and which can be deposited in the form of a homogeneous layer, by an electrolysis treatment.
Il est bien évident qu'on peut réaliser un traitement préalable de la surface intérieure du tube, avant le revêtement électrolytique, ce traitement préalable pouvant être un brossage, un usinage, un décapage ou un polissage électrolytique ou une combinaison quelconque de ces traitements.It is quite obvious that it is possible to carry out a preliminary treatment of the inner surface of the tube, before the electrolytic coating, this preliminary treatment possibly being brushing, machining, pickling or electrolytic polishing or any combination of these treatments.
L'invention peut être mise en oeuvre en utilisant des moyens différents de ceux qui ont été décrits, en particulier en utilisant une canne présentant une structure et par exemple des moyens de gonflage des joints différents de ceux qui ont été décrits.The invention can be implemented by using means different from those which have been described, in particular by using a rod having a structure and for example means for inflating the joints different from those which have been described.
On peut effectuer le traitement sans soufflage préalable d'un gaz neutre pour chasser l'eau présente dans le tube de traversée, le serrage des joints étant réalisé immédiatement après l'introduction de la canne dans le tube de traversée rempli d'eau. L'eau contenue dans l'espace de traitement entre les joints est alors évacuée par le circuit de circulation de l'électrolyte.The treatment can be carried out without prior blowing of a neutral gas to expel the water present in the crossing tube, the tightening of the joints being carried out immediately after the introduction of the cane into the crossing tube filled with water. The water contained in the treatment space between the seals is then evacuated by the electrolyte circulation circuit.
Le procédé et le dispositif de l'invention s'appliquent à la réparation ou à la protection de tout tube de traversée du fond de la cuve d'un réacteur nucléaire refroidi par de l'eau sous pression.The method and the device of the invention apply to the repair or protection of any tube passing through the bottom of the vessel of a nuclear reactor cooled by pressurized water.
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